ES2327320T3 - Conjunto de media tension que asocia un cuadro de media tension (mt) y un transformador. - Google Patents
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Abstract
Conjunto (E) destinado a un puesto (1) de transformación eléctrica media tensión/baja tensión (MT/BT) que comprende un transformador (3) MT/BT y un cuadro (4) de media tensión (MT), comprendiendo el citado cuadro (4) MT órganos de maniobra, tales como interruptores y seccionadores, un conjunto de mandos mecánicos que accionan los citados órganos de maniobra y medios de conexión (16, 17) a una red eléctrica, estando asociados el cuadro (4) MT y el transformador (3) MT/BT uno al otro según una relación geométrica de tipo superposición, comprendiendo también el conjunto medios (21, 21a, 21b, 22) de reducción de transferencia térmica debido al recalentamiento en servicio del transformador (3) MT/BT intercalados entre el transformador (3) MT/BT y el cuadro (4) MT así asociados, medios (20) de conexión eléctrica directa que hacen solidarios eléctricamente el cuadro (4) MT y el transformador (3) MT/BT y medios de conexión mecánica (19) que hacen solidarios mecánicamente el cuadro (4) MT y el transformador (3) MT/BT, caracterizado porque los citados medios de conexión eléctrica comprenden un pasamuros polifásico (20) integrado, a la vez, en la cuba (12) del cuadro (4) MT y en el transformador (3) y porque comprende medios (13) de limitación de presión que atraviesan los medios (21, 21a, 21b, 22) de reducción de la transferencia térmica de modo que los gases que aparecen en el cuadro (4) MT son evacuados fuera del cuadro (4) MT hacia la parte inferior del transformador (3) MT/BT.
Description
Conjunto de media tensión que asocia un cuadro
de media tensión (MT) y un transformador.
La invención se refiere a un conjunto formado
por un transformador de media tensión/baja tensión (MT/BT) y por un
cuadro de media tensión (MT) destinado a un puesto de transformación
eléctrica MT/BT.
Los puestos de transformación eléctrica
tradicionales están constituidos por una envuelta dentro de la cual
están instalados un cuadro MT, un transformador MT/BT y un cuadro de
distribución BT.
La solicitud de patente francesa nº 0103840
describe un puesto de transformación que comprende un transformador
MT/BT, que convierte la potencia eléctrica MT en potencia eléctrica
BT, una envuelta que encierra a un equipo MT que conecta la red MT
al citado transformador, un cuadro de repartición BT apto para
alimentar las diferentes salidas de una red BT a partir del citado
transformador, y medios de protección y de desconexión del
transformador.
Un cuadro MT comprende, principalmente:
- -
- órganos de maniobra, tales como interruptores y seccionadores, situados dentro de un primer compartimiento estanco, que contiene un dieléctrico que puede ser un gas aislante;
- -
- un conjunto de mandos mecánicos que accionan los órganos de maniobra precedentes, situado dentro de un segundo compartimiento;
- -
- medios de conexión a la red eléctrica, situados dentro de un tercer compartimiento accesible al personal responsable y cerrado por una o varias cubiertas desmontables.
Para prevenir los riesgos de explosión en caso
de fallo de aislamiento interno, el primer compartimiento o cuba
comprende un dispositivo de limitación de la presión interna que
permite la evacuación de los gases debidos a un arco eléctrico.
Este dispositivo puede ser un punto débil dispuesto en la pared de
la cuba, un disco de rotura o una válvula. Los gases evacuados son
entonces canalizados y orientados de manera que quede protegido el
personal que pudiera estar en la proximidad inmediata del cuadro
durante el fallo.
En la práctica, el transformador comprende una
parte activa, constituida por un circuito magnético y arrollamientos
eléctricos, estando todo sumergido en un baño de aceite y colocado
dentro de una cuba paralelepipédica. Con el fin de permitir la
disipación térmica de las pérdidas generadas por el transformador en
servicio, esta cuba comprende en algunas de sus paredes verticales
ondulaciones que actúan como radiadores. La parte superior de la
cuba está constituida por una tapa en la cual están situados los
bornes de conexión de media y baja tensión.
En los puestos tradicionales, el cuadro MT y el
transformador MT/BT son equipos distintos que deben estar unidos
eléctricamente por una unión polifásica constituida por un cable
eléctrico MT aislado y por conectores de conexión.
Esta práctica presenta el inconveniente de
exigir una superficie en el suelo importante, de donde se deduce el
volumen importante de los puestos de transformación actuales.
Por otra parte, ésta impone para cada uno de los
equipos precedentes una estructura portante y una fijación al
suelo.
Finalmente, entre los dos equipos debe estar
prevista igualmente una conexión eléctrica MT de una longitud que
puede alcanzar varios metros.
El documento
FR-A-2 782 418 describe un conjunto
compuesto por un transformador MT/BT, un equipo MT y un equipo BT,
donde los equipos MT y BT están dispuestos uno al lado del otro de
manera que ocupen el menor espacio posible, y donde el
transformador MT/BT está dispuesto contra los equipos colocados
juntos.
El documento DE-198 21 592
describe un conjunto compuesto especialmente por un transformador
MT/BT y un equipo MT, estando dispuesto el equipo MT dentro de un
compartimiento situado encima del compartimiento que encierra el
transformador MT/BT de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación
1.
Así pues, la invención propone resolver el
problema mencionado anteriormente, permitiendo una reducción
importante del volumen y del coste de un puesto de transformación
MT/BT gracias a una asociación directa entre el cuadro MT y el
transformador.
A tal efecto, la invención se refiere a un
conjunto de acuerdo con la reivindicación 1.
En la práctica, en la relación geométrica de
tipo superposición, el cuadro MT está dispuesto, al menos
parcialmente, encima del transformador MT/BT.
Esta superposición debe resolver al menos dos
dificultades que constituyen dos prejuicios que el especialista en
la materia debe superar.
La primera dificultad es de naturaleza térmica.
En efecto, la temperatura en la parte superior de un transformador
sumergido en aceite mineral puede alcanzar hasta 100ºC en servicio.
La transferencia térmica que resulta de esto podría ser perjudicial
para el buen funcionamiento del cuadro, al someter los contactos
eléctricos internos a temperaturas tales que su funcionalidad
quedaría degradada si no se adoptaran disposiciones
particulares.
La segunda dificultad concierne a la evacuación
de los gases resultantes de un eventual fallo interno en el cuadro
MT. Con el fin de garantizar la seguridad del personal durante tal
circunstancia, es deseable, generalmente, dirigir estos gases,
después de su salida de la cuba del cuadro, hacia el basamento del
transformador. De esta manera, estos pueden expandirse en el fondo
del puesto de transformación y enfriarse al contacto con las ondas
del transformador durante su subida. Ahora bien, la posición del
cuadro MT sobre el transformador no permite de antemano realizar
esta función de manera fácil.
En variante, en la relación geométrica de tipo
yuxtaposición, el cuadro MT está dispuesto, al menos parcialmente,
al lado del transformador MT/BT.
La presencia de medios de reducción de
transferencia térmica permite al cuadro MT funcionar normalmente en
la proximidad del transformador MT/BT.
Así, el puesto de transformación presenta una
superficie en el suelo menor que los puestos de transformación
tradicionales, se integra más fácilmente a su entorno inmediato y
presenta un menor coste gracias a la asociación y la proximidad del
cuadro MT y del transformador MT/BT.
De acuerdo con la invención, medios de conexión
eléctrica directa hacen solidarios eléctricamente el cuadro MT y el
transformador MT/BT.
Medios de conexión mecánica permiten hacer
solidarios el cuadro MT y el transformador BT.
En el marco de un modo de realización ventajoso,
la transferencia térmica se reduce por conducción con la ayuda de
un espacio de aire que separa el transformador del cuadro MT.
De acuerdo con un segundo modo de realización
del conjunto de acuerdo con la invención, la transferencia térmica
se reduce por radiación con la ayuda de una superficie
reflectante.
Con el fin de mejorar las propiedades de
aislamiento térmico, una parte del espacio de aire puede ser llenada
con un material aislante térmico.
Así pues, el cuadro MT puede estar superpuesto
al transformador MT/BT sin experimentar transferencia térmica
debido a la temperatura alcanzada por el transformador MT/BT.
En lo que concierne a la dificultad de
evacuación de los gases, el conjunto puede comprender medios de
limitación de presión que atraviesan los medios de reducción de la
transferencia térmica de modo que los gases que aparecen en el
cuadro MT sean evacuados fuera del cuadro MT hacia la parte inferior
del transformador MT/BT.
La invención se refiere, igualmente, a un puesto
de transformación eléctrica MT/BT que comprende una envuelta, un
cuadro de distribución BT y un conjunto que comprende un
transformador MT/BT y un cuadro MT superpuestos.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto a la luz de la descripción que sigue,
descripción efectuada refiriéndose a las figuras anejas, en las
cuales:
- la figura 1 es una vista parcial en corte de
un puesto de transformación que comprende un conjunto que comprende
un cuadro MT y un transformador MT/BT superpuestos;
- la figura 2 es una vista del conjunto de la
figura 1 provisto de medios de reducción de transferencia
térmica;
- la figura 3 es una vista parcial del conjunto
de la figura 2, estando provisto el conjunto de medios de
transferencia térmica suplementarios;
- la figura 4 es una vista de acuerdo con la
figura 1, estando provisto el conjunto de medios de reducción de la
transferencia térmica y de medios de evacuación de gases;
- la figura 5 es una vista parcial del espacio
comprendido entre el cuadro MT y el transformador MT/BT, y de las
válvulas de las que éste está provisto.
Refiriéndose a la figura 1, el exterior de un
puesto de transformación eléctrica 1 de media tensión/baja tensión
(MT/BT) está formado por una envuelta de puesto 2.
La envuelta 2 presenta aberturas, especialmente,
para el personal responsable, para la ventilación (no representada),
así como para permitir el paso de cables.
La envuelta 2 comprende tres elementos
principales de tipo conocido. Un transformador MT/BT 3, un cuadro MT
4 y un cuadro de distribución BT 5.
El transformador 3 tiene una forma general
paralelepipédica.
El transformador 3 comprende una cuba 6, un
basamento 7 y una tapa 8 equipada con bornes de conexión MT 9 y
bornes BT 10.
El basamento 7 y la tapa 8 están sobresalen con
respecto a la cuba 6 según la dirección OX.
El transformador 3 comprende una parte activa,
no representada, que comprende un circuito magnético y
arrollamientos eléctricos, generalmente sumergidos en un baño de
aceite y colocados dentro de la cuba 6.
Con el fin de permitir la disipación térmica de
las pérdidas generadas por el transformador 3 en servicio, la cuba
6 comprende, en algunas de sus paredes verticales, ondulaciones 11
que actúan como radiadores.
El aire circula de abajo arriba a lo largo del
transformador 3. La convección natural del aire a lo largo de las
paredes del transformador 3 permite su enfriamiento.
El cuadro 4 comprende una cuba 12 estanca dentro
de la cual están situados órganos de maniobra tales como
interruptores y seccionadores (no representados).
Debajo de la cuba 12 se sitúan medios 13 de
limitación de la presión interna (no representados en la figura 1)
que, en caso de necesidad, permiten que se escapen los gases
resultantes de un fallo interno en la cuba 12.
El cuadro 4 comprende, igualmente, un
compartimiento 14 que reagrupa los mandos mecánicos de los órganos
de maniobra sobre los cuales puede actuar el personal. El
compartimiento 14 es adyacente a la cuba 12.
La parte superior de la cuba 12 y la parte
superior del compartimiento 14 están sensiblemente al mismo nivel
según la dirección vertical OY.
El cuadro 4 comprende, igualmente,
compartimientos de acceso 15 dentro de los cuales están situados los
bornes 16 solidarios de la cuba 12 y conectores separables 17
solidarios de la red que alimenta al cuadro 4. Estos compartimientos
15 están obturados por tapas 18.
Los compartimientos de acceso 15 son adyacentes
a la cuba 12 y al compartimiento 14. Los compartimientos de acceso
15 están colocados debajo del compartimiento 14. El fondo de los
compartimientos 15 está más bajo que el fondo de la cuba 12.
Una pared de los compartimientos 15 y el fondo
de la cuba 12 forman un ángulo recto.
El cuadro 4 y el transformador 3 forman un
conjunto E en el cual el cuadro 4 está dispuesto encima del
transformador 3.
El cuadro 4 se sitúa con respecto al
transformador 3 por medios de soportes 10.
En otros modos de realización no representados,
el cuadro 4 y el transformador 3 pueden estar dispuestos de modo
diferente uno con respecto al otro.
Por ejemplo, el cuadro 4 puede estar desplazado
hacia la izquierda o hacia la derecha según la dirección OX.
Asimismo, el cuadro 4 puede estar a una distancia más o menos grande
del transformador 3, según la dirección OY.
En variante, el cuadro 4 y el transformador 3
pueden estar colocados uno al lado del otro.
Cualquiera que sea la posición relativa del
cuadro 4 con respecto al transformador 3, medios (21, 21a, 21b, 22)
de reducción de la transferencia térmica están previstos entre los
dos elementos y su forma tiene en cuenta su disposición de uno con
respecto al otro.
Con el fin de reducir la influencia visual del
puesto de transformación 1 o también de respetar las exigencias de
ergonomía durante las maniobras efectuadas por el personal que
interviene en los mandos situados a nivel del compartimiento 14, el
puesto 1 puede estar semienterrado.
Un pasamuros polifásico 20 permite conectar
eléctricamente el cuadro 4 y el transformador 3.
El pasamuros 20 está integrado a la vez en la
cuba 12 y en el transformador 3. De modo más preciso, en el
transformador 3, atraviesa la tapa 8 y llega a la cuba 6.
En el transformador 3, el pasamuros 20 está
conectado a los bornes de conexión MT 9.
Según la dirección horizontal OX, el pasamuros
20 está colocado en la tapa 8 en el lado opuesto a aquél en el que
se encuentran los bornes BT 10.
El cuadro 4 está colocado en voladizo con
respecto al transformador 3.
La cuba 12 está colocada encima del lado de la
tapa 8 que lleva los bornes BT 10. Pero la cuba 12 está situada
encima del resto de la tapa 8 y sobresale por el lado opuesto.
Así, entre el transformador 3 y el ángulo
formado por la cuba 12 y los compartimientos 15 del cuadro 4 está
dispuesto un espacio 21.
El espesor del espacio 21 está comprendido entre
50 mm y 200 mm según el eje OX y entre 20 mm y 100 mm según el eje
OY.
El espacio 21 es así atravesado por el pasamuros
20.
El espacio 21 constituye una zona de aislamiento
que permite reducir la transferencia de calor entre el transformador
3 y el cuadro 4, comprendiendo este espacio una parte superior
horizontal y una parte inferior vertical.
En efecto, en el transformador 3, la temperatura
puede llegar a un centenar de grados, lo que es muy superior a la
temperatura de funcionamiento del cuadro 4, que comprende
componentes sensibles, tales como contactos eléctricos.
Generalmente, la temperatura en el entorno
inmediato del cuadro 4 no debe ser superior a de 40ºC.
En la figura 1 no están representados los medios
de reducción 21, 21a, 21b, 22 de transferencia térmica ni los
medios 13 de limitación de presión.
De acuerdo con una primera variante representada
en la figura 2, el espacio 21 está dividido en dos espacios
distintos 21a y 21b por una chapa de aluminio 22.
Puede utilizarse igualmente otra superficie
reflectante constituida por cualquier material que evite una
transferencia térmica por radiación. La superficie reflectante
tiene la forma adecuada que permite dividir según su espesor el
espacio 21 en los dos espacios 21a, 21b.
Esta superficie reflectante 22 permite la
reducción de la transferencia térmica por radiación.
De acuerdo con otra variante representada en la
figura 3, el espacio 21a es llenado con la ayuda de una capa de
lana mineral.
Puede utilizarse igualmente otro material
aislante.
El espesor del espacio 21a llenado con lana
mineral es sensiblemente la mitad del espesor del espacio 21.
De acuerdo con las propiedades aislantes del
material utilizado, el espesor del espacio 21a es más o menos
importante.
Este añadido permite obtener una reducción de
transferencia térmica por conducción más eficaz que una simple capa
de aire.
El espacio 21a es mantenido sensiblemente
estanco por medios de estanqueidad adecuados, presentando el espacio
21b, por el contrario, una abertura inferior 23 y una abertura
superior 24, con miras a asegurar una ventilación por convección
natural del transformador 3.
La abertura 23 está situada según la dirección
OY a la mitad de la altura del transformador 3. La abertura 24 está
situada encima del transformador 3 en la proximidad de los bornes BT
10.
Tales aberturas 23, 24 pueden estar previstas en
la variante representada en la figura 2.
Debajo de la cuba 12 se sitúan los medios 13 de
limitación de presión interna.
Estos medios 13 de limitación de presión interna
pueden ser un punto débil dispuesto en la pared de la cuba 12, un
disco de rotura o una válvula.
En caso de fallo interno del cuadro 4, pueden
producirse gases. Los medios 13 de limitación de presión interna
permiten evacuarlos hacia la parte inferior del transformador 3 a
partir de la cual pueden tomar el camino normal del aire de abajo
arriba.
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Estos medios 13 de limitación de presión interna
atraviesan el espacio 21, 21a, 21b. El espacio 21b presenta
igualmente una abertura inferior 23, lo que permite evacuar y
canalizar los gases hacia el basamento del transformador 3. En este
caso, no está prevista abertura superior 24.
Los medios 13 de limitación de presión interna
están representados solamente en la figura 4, pero es posible
integrarlos a las variantes de las figuras 2 y 3.
La figura 5 presenta una variante según la cual
el espacio 21b presenta una abertura superior 24 provista de medios
de obturación tales como válvulas 25 que comprenden láminas que
tiene un efecto muelle que les da en funcionamiento normal una
posición abierta, orientada hacia el interior del espacio 21b.
Las válvulas 25 se cierran bajo el efecto de la
presión que aparece en el espacio 21b cuando son evacuados gases
del cuadro 4 por los medios de limitación de presión.
Así, los gases son evacuados hacia el basamento
7 del transformador 3 en la eventualidad de un fallo interno en el
cuadro 4 y a continuación toman el camino normal del aire (flecha
A).
En tanto que la presión en el espacio 21b sea
normal, la válvulas 25 están abiertas y permiten el establecimiento
de una circulación de aire. En caso de funcionamiento del
dispositivo 13 de limitación de la presión dentro de la cuba 12, la
presión se eleva dentro del espacio 21b, y provoca el cierre de las
válvulas 25. Los gases resultantes del fallo interno en la cuba 12
son, por tanto, orientados hacia la parte inferior del transformador
3 tomando la abertura inferior 23.
Claims (10)
1. Conjunto (E) destinado a un puesto (1) de
transformación eléctrica media tensión/baja tensión (MT/BT) que
comprende un transformador (3) MT/BT y un cuadro (4) de media
tensión (MT), comprendiendo el citado cuadro (4) MT órganos de
maniobra, tales como interruptores y seccionadores, un conjunto de
mandos mecánicos que accionan los citados órganos de maniobra y
medios de conexión (16, 17) a una red eléctrica, estando asociados
el cuadro (4) MT y el transformador (3) MT/BT uno al otro según una
relación geométrica de tipo superposición, comprendiendo también el
conjunto medios (21, 21a, 21b, 22) de reducción de transferencia
térmica debido al recalentamiento en servicio del transformador (3)
MT/BT intercalados entre el transformador (3) MT/BT y el cuadro (4)
MT así asociados, medios (20) de conexión eléctrica directa que
hacen solidarios eléctricamente el cuadro (4) MT y el transformador
(3) MT/BT y medios de conexión mecánica (19) que hacen solidarios
mecánicamente el cuadro (4) MT y el transformador (3) MT/BT,
caracterizado porque los citados medios de conexión eléctrica
comprenden un pasamuros polifásico (20) integrado, a la vez, en la
cuba (12) del cuadro (4) MT y en el transformador (3) y porque
comprende medios (13) de limitación de presión que atraviesan los
medios (21, 21a, 21b, 22) de reducción de la transferencia térmica
de modo que los gases que aparecen en el cuadro (4) MT son evacuados
fuera del cuadro (4) MT hacia la parte inferior del transformador
(3) MT/BT.
2. Conjunto (E) de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque, en la relación geométrica de tipo
superposición, el cuadro (4) MT está dispuesto, al menos
parcialmente, encima del transformador (3) MT/BT.
3. Conjunto (E) de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque, en la relación
geométrica de tipo superposición y yuxtaposición, el cuadro (4) MT
está dispuesto, al menos parcialmente, al lado del transformador (3)
MT/BT.
4. Conjunto (E) de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios (21,
21a, 21b, 22) de reducción de la transferencia térmica son una
superficie reflectante (22) destinada a reducir la transferencia
térmica por radiación.
5. Conjunto (E) de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios (21,
21a, 21b, 22) de reducción de la transferencia térmica comprenden
un espacio de aire (21) que separa el transformador (3) del cuadro
(4) MT destinado a reducir la transferencia térmica por conducción y
una superficie reflectante (22) destinada a reducir la
transferencia térmica por radiación.
6. Conjunto (E) de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado porque la superficie reflectante (22) separa
el espacio de aire en dos espacios distintos (21a, 21b), un primer
espacio (21a) situado a lo largo del cuadro (4) MT, y un segundo
espacio (21b) situado a lo largo del transformador (3).
7. Conjunto (E) de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizado porque el primer espacio (21a) está lleno de
un material aislante térmico.
8. Conjunto (E) de acuerdo con una de las
reivindicaciones 6 a 7, caracterizado porque el segundo
espacio (21b) comprende una abertura inferior (23) que sirve de
entrada de aire frío y una abertura superior (24) que sirve de
salida de aire caliente de modo que permite una ventilación por
convección natural a lo largo de una parte del transformador
(3).
9. Conjunto (E) de acuerdo con la reivindicación
8, caracterizado porque el segundo espacio (21b) comprende
en su extremidad superior medios de obturación (25).
10. Puesto (1) de transformación eléctrica MT/BT
que comprende una envuelta (2) dentro de la cual están instalados
un cuadro (5) de distribución de baja tensión y un conjunto (E) de
acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.
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